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Fahrzeugkonzepte / Fahrzeugtypen Elektromobilität

Erstellt am: 28.02.2014 | Stand des Wissens: 11.03.2019
Ansprechpartner
Technische Universität Berlin, Fachgebiet Wirtschafts- und Infrastrukturpolitik (WIP) - Prof. Dr. v. Hirschhausen, Prof. Dr. Beckers

Aufgrund der geringen Energiedichte von Batteriespeichern werden elektrische Antriebssysteme häufig mit  Verbrennungsantriebssystemen (ICE für Internal Combustion Engine) kombiniert. Die im Folgenden beschriebenen Fahrzeugkonzepte werden dabei üblicherweise unterschieden:
Hybridfahrzeuge ohne Anschlussmöglichkeit an das Stromnetz (HEV):  Hybridfahrzeuge sind generell durch die Kombination zweier Energiespeichersysteme gekennzeichnet.  Als Energiespeicher in aktuellen Hybridmodellen werden ein Treibstofftank sowie eine Batterie eingesetzt, wobei die Batterie im Fall des HEV ausschließlich über das ICE-Antriebssystem sowie durch Rekuperation geladen wird. Üblicherweise sind HEV als parallele oder leistungsverzweigte Hybridantriebe ausgeführt, bei denen beide Motoren eine mechanische Verbindung zur angetriebenen Achse haben.  Somit ist ein Antrieb durch jeweils einen Motor alleine und auch durch beide Motoren gemeinsam möglich, wobei typischerweise ein rein elektrischer Betrieb aufgrund der eher geringen Leistung des Elektromotors nur bei niedrigeren Geschwindigkeiten und geringen Beschleunigungswerten vorgesehen ist. Bei größeren Geschwindigkeiten oder Beschleunigungen kann der Elektromotor unterstützend eingesetzt werden. Ein rein elektrischer Betrieb ist beim HEV somit eher seltener als bei den folgend dargestellten Antriebskonzepten. Auch die Energiekapazität der Batterie ist eher geringer.
Hybridfahrzeuge mit Anschlussmöglichkeit an das Stromnetz (PHEV)PHEV unterscheiden sich von HEV zunächst durch die zusätzliche Möglichkeit, die Batterie durch Anschluss des Fahrzeuges an das Stromnetz zu laden. Somit ist grundsätzlich ein Betrieb des Fahrzeuges ohne die Verbrennung von Mineralöltreibstoffen möglich. Die elektrische Antriebsleistung von PHEV wird in der Regel größer als beim HEV ausgelegt,  sodass höhere Beschleunigungen und Geschwindigkeiten im rein elektrischen Betrieb erzielbar sind. Auch die Batteriekapazität wird in der Regel größer ausgelegt, sodass Kurz- bis Mittelstrecken auch rein elektrisch zurückgelegt werden können.
Batteriebetriebene Fahrzeuge mit Range Extender (REEV):  Im Gegensatz zu HEV und PHEV erfolgt beim REEV der Antrieb ausschließlich über den Elektromotor. Der Verbrennungsmotor hat keine mechanische Verbindung mit dem Antriebsstrang sondern dient vorrangig der Stromerzeugung.  Damit fällt der REEV unter die Definition eines seriellen Hybridantriebes.  Der Verbrennungsmotor erfüllt hierbei die Funktion eines Reichweitenverlängerers für den Fall, dass die in der Batterie gespeicherte Energie nicht ausreicht.
Batteriebetriebene Elektrofahrzeuge (BEV)BEV führen als Energiespeicher ausschließlich eine Batterie mit. Die Reichweite des Fahrzeugs ist demnach von der Batteriegröße sowie vom elektrischen Verbrauch abhängig, wobei auch der Verbrauch aller weiteren Geräte (z. B. Klimaanlage, Heizung, Radio) zu berücksichtigen ist.
Disclaimer: Dieser Synthesebericht stammt aus der Dissertation "Bereitstellung öffentlicher Ladeinfrastruktur für Elektrofahrzeuge - Eine ökonomische Analyse" von Justus Reinke, die am Fachgebiet für Wirtschafts- und Infrastrukturpolitik (WIP) der TU Berlin von Prof. Thorsten Beckers betreut wurde.
Ansprechpartner
Technische Universität Berlin, Fachgebiet Wirtschafts- und Infrastrukturpolitik (WIP) - Prof. Dr. v. Hirschhausen, Prof. Dr. Beckers
Literatur
[Rein14] Justus Reinke Bereitstellung öffentlicher Ladeinfrastruktur für Elektrofahrzeuge - Eine ökonomische Analyse, 2014
Glossar
Hybridantrieb Unter Hybridantrieben wird in der Fahrzeugtechnik die Mischnutzung mindestens zweier unterschiedlicher Energiequellen zur Bewegung eines Fahrzeugs verstanden. Der Antrieb durch die einzelnen Energiequelle kann hierbei unabhängig voneinander stattfinden.
PHEV Plug-In Hybridfahrzeug; eine Weiterentwicklung der Hybridfahrzeuge. Es besteht die Möglichkeit, die Batterie zusätzlich zum Verbrennungsmotor auch extern über eine Ladebuchse zu laden.
BEV Vollständige batteriebetriebenes Fahrzeug ohne Verbrennungsmotor.
Elektromobilität
Die Elektrifizierung der Antriebe durch Batterie- und die Brennstoffzellentechnologien. Im Kontext des "Nationalen Entwicklungsplan Elektromobilität" wird der Begriff auf den Straßenverkehr begrenzt. Hierbei handelt es sich insbesondere um Personenkraftwagen (PKW) und leichte Nutzfahrzeuge, ebenso werden aber auch Zweiräder (Elektroroller, Elektrofahrräder) und Leichtfahrzeuge einbezogen.
HEV Hybridfahrzeug; Ein Hybridfahrzeug ist ein Fahrzeug, welches mindestens zwei Energiewandler und zwei im Fahrzeug eingebaute Energiespeichersysteme besitzt, um das Fahrzeug anzutreiben. Dabei sind Energiewandler z.B. Otto-, Diesel- oder Elektromotoren mit ihren jeweiligen Energiespeichersystemen wie Batterien bzw. Kraftstofftanks im Einsatz.
Rekuperation
Rekuperation bezeichnet die Rückführung eines Anteils der von einem elektrisch angebtriebenen Fahrzeug entnommenen Traktionsenergie in die Fahrzeugbatterie oder das Bahnstromnetz. Diese Energie wird beim Bremsvorgang durch den Betrieb des Elektromotors im Generatorbetrieb bzw. durch die elektrodynamische Nutzbremse generiert.

Auszug aus dem Forschungs-Informations-System (FIS) des Bundesministeriums für Verkehr und digitale Infrastruktur

https://www.forschungsinformationssystem.de/?426826

Gedruckt am Donnerstag, 2. April 2020 10:18:05